第五章酶和细胞的固定化 第一节固定化技术 ●第二节固定化酶的制备 ●第三节固定化酶的性质 第四节固定化酶的应用 第五节固定化细胞的应用
第五章 酶和细胞的固定化 第一节 固定化技术 第二节 固定化酶的制备 第三节 固定化酶的性质 第四节 固定化酶的应用 第五节 固定化细胞的应用
第一节固定化技术 ●酶催化剎具有很多的优点,专一性强 反应条件温和、反应速度较快。但是也 有一些弱点,例如 1游离的溶液酶,在反应过程中会随着产 品一起流失,这不仅造成了酶的损失 增加了生产费用,而且随产品流出的酶 又会影响产品的质量; ●2溶液酶反应后,分离困难,无法重复利 用 ●3.溶液酶十分脆弱,稳定性极差,往往使 用不久就变性或者失去活性
第一节 固定化技术 酶催化剂具有很多的优点，专一性强、 反应条件温和、反应速度较快。但是也 有一些弱点，例如： 1.游离的溶液酶，在反应过程中会随着产 品一起流失，这不仅造成了酶的损失， 增加了生产费用，而且随产品流出的酶 又会影响产品的质量； 2.溶液酶反应后，分离困难，无法重复利 用； 3.溶液酶十分脆弱，稳定性极差，往往使 用不久就变性或者失去活性
●上世纪50年代末期,出现了固定化酶技术 (1953) ●1971年第一届国际酶工程会议上,正式建议采 用/固定化酶( immobi- lized enzyme)的 名称。 ●固定化酶,是指在一定空间内呈闭锁状态存在的 酶,能连续地进行反应,反应后的酶可以回收重 复使用
上 世纪 50 年代末 期，出现 了固定化 酶技 术 （1953）。 1971年第一届国际酶工程会议上，正式建议采 用“固定化酶”（immobi－lized enzyme）的 名称。 固定化酶，是指在一定空间内呈闭锁状态存在的 酶，能连续地进行反应，反应后的酶可以回收重 复使用
固定化酶与游离酶相比,具有下列优点 ①极易将固定化酶与底物、产物分开 ②可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱 连续反应; ③在大多数情况下,能够提高酶的稳定性; ④酶反应过程能够加以严格控制 ⑤产物溶液中没有酶的残留,简化了提纯工艺; ⑤较游离酶更适合于多酶反应; ①可以增加产物的收率,提高产物的质量; ③酶的使用效率提高,成本降低
• 固定化酶与游离酶相比，具有下列优点： ①极易将固定化酶与底物、产物分开； ②可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱 连续反应； ③在大多数情况下，能够提高酶的稳定性； ④酶反应过程能够加以严格控制； ⑤产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺； ⑤较游离酶更适合于多酶反应； ①可以增加产物的收率，提高产物的质量； ③酶的使用效率提高，成本降低
第二节固定化酶的制备 制备固定化酶遵循基本原则 (1)必须注意维持酶的催化活性及专一性。 2)固定化应该有利于生产自动化、连续化 3)固定化酶应有最小的空间位阻,尽可能不妨 得酶与底物的接近,以提高产品的产量 (4)酶与载体必须结合牢固,从而使固定化酶能 回收贮藏,利于重复使用。 ●(5)固定化酶应有最大的稳定性,所选载体不与 废物、产物或反应液发生化学反应。 (6)固定化酶成本要低,以利于工业使用
第二节 固定化酶的制备 一、制备固定化酶遵循基本原则： （1）必须注意维持酶的催化活性及专一性。 （2）固定化应该有利于生产自动化、连续化。 （3）固定化酶应有最小的空间位阻，尽可能不妨 碍酶与底物的接近，以提高产品的产量。 （4）酶与载体必须结合牢固，从而使固定化酶能 回收贮藏，利于重复使用。 （5）固定化酶应有最大的稳定性，所选载体不与 废物、产物或反应液发生化学反应。 （6）固定化酶成本要低，以利于工业使用
二酶的固定化方法 酶的固定化方法很多,但对任何酶都 适用的方法是没有的。酶的固定化方法 通常按照用于结合的化学反应的类型进 行分类,大体可概括为四种类型 1吸附法;2共价偶联法;3交联法;4 包埋法
二.酶的固定化方法 酶的固定化方法很多，但对任何酶都 适用的方法是没有的。酶的固定化方法 通常按照用于结合的化学反应的类型进 行分类，大体可概括为四种类型： 1.吸附法； 2.共价偶联法；3.交联法; 4. 包埋法
1.吸附法 包括物理吸附和离子交换吸附法
1. 吸附法 包括物理吸附和离子交换吸附法
1)物理吸附法 这是通过氢键、疏水键和电子亲和力等物理作 用力将酶固定于不溶性载体的方法 常用的载体有高岭土、士、硅胶、磷酸钙胶、氧 化铝及微孔玻璃等无机吸附剂,和纤维素、胶原以 及火棉胶等有机吸附剂
(1)物理吸附法 这是通过氢键、疏水键和π-电子亲和力等物理作 用力将酶固定于不溶性载体的方法. 常用的载体有高岭土、皂土、硅胶、磷酸钙胶、氧 化铝及微孔玻璃等无机吸附剂，和纤维素、胶原以 及火棉胶等有机吸附剂
特点无机吸附剂的吸附量般很低常小于毫 克蛋白/克吸附剂少数情况可达17毫克蛋自/克 吸附剂有机吸附剂的吸附容量通常高一些例如, 火棉胶对木瓜蛋白酶、碱性磷酸酯酶以及葡萄 糖—6-磷酸脱氢酶的吸附容量可达70毫克蛋白 厘米膜胶原膜对b-β-果糖呋喃糖苷酶、溶 菌酶、脲酶以及青霉素酰胺酶等的吸附容量可达 50毫克蛋白/克胶原膜无机吸附剂的另一缺点是 常易使某些酶发生吸附变性而有机吸附剂一般 不会产生这种情况,故更受人们注意
特点:无机吸附剂的吸附量一般很低,常小于1毫 克蛋白/克吸附剂,少数情况可达17毫克蛋白/克 吸附剂.有机吸附剂的吸附容量通常高一些,例如, 火棉胶对木瓜蛋白酶、碱性磷酸酯酶以及葡萄 糖—6—磷酸脱氢酶的吸附容量可达70毫克蛋白 /厘米2膜;胶原膜对b—β—果糖呋喃糖苷酶、溶 菌酶、脲酶以及青霉素酰胺酶等的吸附容量可达 50毫克蛋白/克胶原膜.无机吸附剂的另一缺点是 常易使某些酶发生吸附变性,而有机吸附剂一般 不会产生这种情况，故更受人们注意
2)离子交换吸附法 这是指在适宜的pH和离子强度条件下,利用酶 的侧链解离基团和离子交换剂的相互作用而达到 酶的固定化的方法 常用的交换剂有CM纤维素、DEAE/纤维素 DEAE一葡聚糖凝胶等;其它还有冬种合成的离 仔交换树脂等。离子交换剂的吸附容量一般大于 物理吸附剂,通常为50-150毫克蛋白/克载体 第一批商品固定化酶就是将氨基酸酰化酶吸附于 DEAE_纤维素和吸附于DEAE—葡聚糖作成的。 此外,DEAE—纤维素吸附的α—淀粉酶、蔗糖酶 也已作成商品固定化酶
(2)离子交换吸附法 这是指在适宜的pH和离子强度条件下，利用酶 的侧链解离基团和离子交换剂的相互作用而达到 酶的固定化的方法。 常用的交换剂有: CM—纤维素、DEAE／纤维素、 DEAE—葡聚糖凝胶等；其它还有各种合成的离 子交换树脂等。离子交换剂的吸附容量一般大于 物理吸附剂，通常为50—150毫克蛋白／克载体。 第一批商品固定化酶就是将氨基酸酰化酶吸附于 DEAE—纤维素和吸附于DEAE—葡聚糖作成的。 此外，DEAE—纤维素吸附的α—淀粉酶、蔗糖酶 也已作成商品固定化酶